新型河道分水口在城市水治理中的應用

陶伊洛，雷新海，張文朋，張永智

（鄭州水務建筑工程股份有限公司，河南 鄭州 450000）

1 水治理現狀

中國城市所面對的水問題主要有四種類別：水災害頻發、水資源短缺、水環境污染以及水生態退化。四水問題使得城市水循環的工作面臨著巨大的壓力和挑戰，城市水循環因其具備的二元性和復雜性特質，使得不管是在空間維度還是時間維度，對水的量化工作都變得十分困難。目前，受氣候變化、城市發展、經濟社會變化等多種外界條件的影響，探索的內容主要有水資源開發利用過程，城市水循環過程，流域二元水循環及其伴生水生態和水環境過程，以及大尺度陸地水循環過程的變化規律和發展趨勢。這些研究雖然涉及水循環變化的內容，以及影響其變化的重要因素，但是卻沒有從整體的角度對城市水循環的相互作用和演化進行深入的分析。所以，就目前城市水循環研究情況來說，對其演變機理和過程定量化的研究并不成熟。文章在分析城市水問題根源的基礎上，重點闡述了在城市生態水循環工程中，應用新型河道分水口的具體措施。

2 水問題的主要根源

2.1 城市洪澇

城市洪澇的風險指數直線上升，據分析造成城市洪澇的主要因素有以下幾種：一是氣候突變使得極端降水的頻率越來越高。氣候變化和極端降水兩者之間關聯十分密切，這在全球范圍內都得到了印證。《中國氣候變化藍皮書（2019）》中，對中國的氣候進行了分析，氣候變暖這一狀況在中國還會繼續存在，極端天氣事件的數量更多，力量更強，氣候風險指數不斷上升。二是城市中存在著的熱島效應和雨島效應。與鄉村相比較，城市中的溫度和短時強降雨均呈現更高的趨勢，這便是城市中的熱島效應和雨島效應。在熱島和雨島的共同作用下，城市中越來越多地出現極端降雨事件，使之發生洪澇災害；城市規模的不斷增加，讓區域不透水的面積也在不斷增加，這讓更多承擔雨洪調蓄作用的面積被搶占，城市內徑流系數和徑流量不斷上升，讓自然水循環的過程在外力的作用下發生了改變。三是城市化的快速發展，讓城市可利用土地結構發生了很大的變化，在城市區域內的徑流量激增，所以便促成洪澇風險。

2.2 水資源短缺

在城市社會經濟不斷發展的過程中，城市的規模不斷擴大，城市人口增加，對水資源的需求量越來越大，但是在全球氣候變化的狀態下，極端干旱事件頻頻發生，因此，很多城市都有了缺水的問題。水資源的供需矛盾直接導致了城市自然-社會水循環更加激烈的矛盾。在供水方面進行分析，城市中能夠被運用的水資源與當地降水有著很大的關系。分析中國不同地區的水資源狀況，總體呈現出南多北少的態勢，在氣候條件不斷變化的影響下，南北水資源不平衡的狀況將會加劇；需水方面，不管城市如何發展變化，對水資源始終是剛性需求，再加上中國目前的社會結構和城市化發展的快速變化，使得當前以及今后的剛性用水需求仍然是一個不斷增加的狀態，城市水資源的需求結構也會發生變化。

2.3 城市水污染

在城市快速發展的過程中，人口數量越來越多，活動更加頻繁，污染物的排放、廢水總量以及生活污水的排放量不斷增加。越來越多的污染物數量，干擾了自然水循環的水環境，水體自凈能力范圍不能適應污染物的排放數量，所以造成了嚴重的水污染。中國政府意識到生態環境的重要性，對產業結構進行了改革和調整，所以在工業用水方面，效率不斷提升，就數據顯示，近10 年中國工業廢水的排放數量逐年遞減。雖然當前工業廢水排放量減少，但是社會中依然會出現突發性的工業水污染事件，這對水環境造成的壓力和挑戰無疑是巨大的。除此之外，城市水污染產生的原因比較復雜，除了上述因素，與雨水徑流造成的面源污染、水動力學條件不足等都有著很大的關聯，在未來城市水污染的研究中，還需要對其進行更加深入的探索。

2.4 水生態退化

為適應社會的發展，城市建設工程越來越多，這使城市區域原有的生態系統被破壞，進而引發了一系列問題，比如：水土流失、濕地退化、湖泊萎縮，河湖水體破碎，生態斑塊、廊道整體連通性減弱等，不僅如此，水生態以及生態服務系統遭到了強烈的破壞。再加上不合理開采地下水，使得地表水生系統受到嚴重損害。水系的循環過程代表的是水生態系統特征、功能和過程，水生態退化最主要的因素便是水文條件的變化。在探究水循環及其伴生的水生態過程的條件下，衍生出了生態水文學，得到了學術界的廣泛重視。城市化前提下，倘若二元水循環自身演變失衡問題不能妥善解決，水生態退化風險將會愈演愈烈，水生態保護與恢復的工作也會更加艱難。

3 新型河道分水口工程在城市水治理中的應用

城市水循環工程將成市河道下游退水收集，進入調蓄湖泊，通過泵站抽吸調蓄湖泊水源進入輸水管道，將水依次提升至城市河道上游，采用新型河道分水口向河道提供生態基流，再流向下游匯集進入調蓄湖泊。

3.1 水木淵源分水口

水木淵源分水口：采用定制造型木桶流水口形式，木桶采用Ф250 mm 不銹鋼管固定上下兩層，底層12 個直徑0.80 m 長1.50 m小木桶，頂層10個直徑0.80 m長1.50 m小木桶中間加一個直徑2 m 長3.30 m 大木桶，共23個木桶向河道蓄水池噴水，形成源源不斷水流流向河道。

3.2 傘下戲水分水口

傘下戲水：采用傘形景觀噴水形式，自然的景觀噴水效果可以帶給人們身心的愉悅和視覺享受，具有非常大的觀賞價值和社會效益。傘形噴水鋼構架裝置利用常見的幾何圖形如圓、方、弧，結合日常用品傘，通過人與自然的聯系使人回歸自然，進行傘形的放大加工給人以極具震撼力。傘形景觀噴水鋼構架裝置通過電動閥控制流量，水流經過鋼制管道輸送匯集頂部不銹鋼板水槽內，進一步地經過Ф100 mm 鋼管弧邊跌落水池形成圓形瀑布水幕。

傘形景觀噴水鋼構架裝置，實施項目為某市水循環分水口工程。分水口鋪設Φ350 mm 管道分水，采用傘形直徑7 m，傘高5 m，電動蝶閥控制流量，傘下設置休息石凳。通過鋼制管道將水輸送到5 mm 厚不銹鋼板內匯集，進一步地經過不銹鋼管弧邊跌落水池形成圓形瀑布水幕。厚20 mm 預埋鋼板焊接Ф20 mm錨固鋼筋澆筑于混凝土底座中，預埋鋼板上焊上部焊Ф100×5 mm 厚弧形鋼管，制作符合曲線的弧度。Ф100×5 mm厚鋼管與Ф100×5 mm 厚弧形鋼管焊接后，再焊接頂部骨架所述100×5 mm方鋼為三個矩形與米字形連接骨架體焊牢固，骨架完成后配5 mm 厚不銹鋼板下料焊接形成圓頂，下部側面周圍用2 mm 厚不銹鋼板與Ф100 mm 弧形鋼管焊接形成光滑圓弧面。圓頂周邊焊接Ф100 mm×3 mm 厚不銹鋼管，5 mm 厚不銹鋼板與Ф100 mm×3 mm 厚不銹鋼管形成頂部水槽，水流Ф 100 mm×3 mm厚不銹鋼管弧邊跌落水池形成圓形瀑布水幕。

4 結語

目前水生態、水環境景觀工程中分水形式單一、造型傳統老舊，缺乏一定的觀賞性和參與性，不能滿足人們的審美要求，無法滿足人們日益增長的精神需求。實施水循環分水口工程，可增加水資源配置，構建互聯互通、相互調節的水網體系，加強水資源優勢，促進水生態環境改善。城市水生態景觀建設中，分水口作為一種水環境在生態景觀中的應用越來越多。隨著水生態、水環境景觀建設的加快，水景的創新方案會起到畫龍點睛的作用。好的水循環分水效果可以帶給人們身心的愉悅和視覺享受，具有非常大的觀賞價值和社會效益。通過人與自然的聯系使人回歸自然，進行傘形的放大加工給人以極具震撼力，達到造型簡單大氣，視覺效果好，水景自然美。運用新型分水口，對城市水資源短缺、水生態、水環境、水災害嚴重的四水問題，得到有效治理。